Post on 08-Jul-2015
description
transcript
Per què tenim dos ulls?
(o com veure imatges 3D en una pantalla d'ordinador)
Antoni Jaume i Capóantoni.jaume@uib.es
http://dmi.uib.es/~ajaume/
Índex● Utilitat de tenir dos ulls
● Visió monocular● Visió binocular● Disparitat● Estereoscòpia
● Història de l'estereoscòpia
● Tècniques d'estereoscòpia
● Geometria epipolar
Un experiment● Si ens aclucam un ull i ens tiren un objecte,
ens resulta difícil agafarlo● Si no ens movem gens encara es més difícil
Són necessaris dos ulls?● Major camp de visió ( útil 100° + residual 80°)● Detecció d'objectes dèbils ● En permet calcular la profunditat, amb un ull
només la podem intuir● Òrgans duplicats
Pregunta
Ens costa agafar l'objecte, però veim les coses en 3 Dimensions.
Com és això?
Visió monocular● Quan només veim amb un ull● Tenim més camp de vista● Es pot intuir la profunditat
– Existeixen diversos mecanismes que actuen a nivell de la visió que proporcionen informació tridimensional
Visió monocular● Il∙luminació
– Les ombres i els contrasts aporten relleu i volum
Visió monocular● Superposició de
imatges– Informació sobre quin
objecte està més aprop
Visió monocular● Perspectiva
– Sensació de profunditat
Visió monocular● Moviment de
paral∙laxi– El desplaçament de
l'observador fa que els objectes de l'escena es moguin en una direcció o en una altra depenent de la seva posició
Visió monocular
Visió binocular● Capacitat d'integrar dues imatges de la mateixa
escena d'angles diferents (suma binocular)– Cada ull d'una persona percep una vista diferent de
la mateixa escena● El cervell es capaç de calcular la profunditat
dels objectes a partir de les diferències de cada vista (diplopia fisiològica)
Visió binocular
Visió Binocular
X
Y Y
X
(20,50) (25,50)(80,75) (100,75)
(0,0) (0,0)
Visió Binocular● Així com tenim situats els nostres ulls, la diferència
entre les vistes sempre serà horitzontal (coordenada X)– Paral∙lels al terra– Situats a la mateixa altura– Punts de vista paral∙lels
● Depenent de la diferència en la coordenada X, el nostre cervell es capaç de conèixer la profunditat
Visió Binocular
X
Y Y
X
(20,50) (25,50)(80,75) (100,75)
(0,0) (0,0)
Visió Binocular
Diferència A = 2520 = 5Diferència B = 10080 = 20
Disparitat● És la diferència horitzontal entre dues imatges● Donats dos objectes A i B en una escena, des
d'un punt de vista de la visió binocular– el que té la disparitat més gran, és el que està més
aprop de l'observador● Conclusió: Les variacions horitzontals entre
imatges, són interpretades pel nostre cervell com un volum
Pregunta
Com podem veure imatges 3D en una pantalla d'ordinador?
Estereoscòpia● Si som capaços de mostrar a cada ull una
imatge(2D) que correspongui a la visió monocular de l'escena que volem visualitzar en 3D, enganyarem el cervell i tendrem la sensació que la imatge de l'escena té profunditat
Estereoscòpia
Estereoscòpia
Estereoscòpia
Història Estereoscòpia
Euclides, Leonardo da Vinci i Keppler ja observaren el fenomen de la visió binocular
Història Estereoscòpia● Sir Charles
Wheatstone (1838):– Descobreix el
fenomen de l'estereoscòpia
– Primer Estereoscopi– Encara no s'havia
descobert la fotografia
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia● Oliver Wendell
Holmes – Metge i poeta dels
Estats Units d'Amèrica
– Construí l'estereoscopi més famós del segle XIX
Història Estereoscòpia● Fotografia 3D
– Sir David Brewster (1849)
– Científic escocès– Primera càmera
fotogràfica estereoscòpica.
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia
Història Estereoscòpia● Cinema 3D
– Anys 50 començà l'explotació comercial
– Problemàtica de l'estereoscopia
● Molèsties visuals– Anys 80 apareixen els
sistemes IMAX
Tècniques d'estereoscòpia● Fa molts d'anys que
són conegudes, però la tecnologia ens permet millorarles
● Dues vistes diferents de l'escena
● Mostrar a cada ull la vista que li correspon
Ull esquerra
Ull dret
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif● Polarització● Alternança d'imatges● Head Mounted Display● ChromaDepth● Monitors estèreo
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
– S'utilitzen filtres de colors complementaris– Sistema de baix cost– Altera els colors– Pèrdua de colors– Cansament visual – Software gratuït
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
Tècniques d'estereoscòpia● Anàglif
Tècniques d'estereoscòpia● Polarització
– S'utilitza llum polaritzada per separa les imatges– No altera els colors– Pèrdua de lluminositat– S'ha de projectar damunt pantalles que siguin
capaces de reflectir la llum polaritzada
Tècniques d'estereoscòpia● Alternança d'imatges
– Alternativament mostra una imatge per l'ull dret i una per l'ull esquerra de forma sincronitzada
– Ulleres obturadores de cristall líquid (cada ull només veu una imatge)
– A freqüències altes, el parpelleig és imperceptible
Tècniques d'estereoscòpia
Tècniques d'estereoscòpia● Alternança d'imatges
– Sistema de la UIB
Tècniques d'estereoscòpia● Alternança d'imatges
– Sistema de la UIB
Tècniques d'estereoscòpia● Head Mounted Display
– Casc estereoscòpic amb dues pantalles, una per cada ull.
– A cada pantalla es projecte la vista de l'ull que li correspon
– Relació entre preu i resolució
Tècniques d'estereoscòpia● ChromaDepth
– Es basa en la desviació que produeixen els diferents colors de l'espectre visible
– En un prisma la llum es devia depenent de la seva longitud d'ona
● Més desviació en el vermell, menys en el blau– En les imatges es codifica la profunditat amb el color– La imatge es pot veure en 2D– La imatge perd tota la informació cromàtica
Tècniques d'estereoscòpia● ChromaDepth
Tècniques d'estereoscòpia● ChromaDepth
Tècniques d'estereoscòpia● Monitors estèreo
– Prototips on no es necessiten ulleres– Fase experimental– Detecció dels ulls– Microlents
Tècniques d'estereoscòpia● Monitors estèreo
Tècniques d'estereoscòpia● Monitors estèreo
Pregunta
És possible calcular la distància d'un objecte respecte de la posició de la càmera?
(saber les seves coordenades respecte la càmera)
Geometria Epipolar
Geometria Epipolar● Cas singular en
càmeres binoculars– Distància focal– Separació de càmeres– Disparitat
Geometria Epipolar
Recordatori● Utilitat de tenir dos ulls
● Visió monocular● Visió binocular● Disparitat● Estereoscòpia
● Història de l'estereoscòpia
● Tècniques d'estereoscòpia
● Geometria epipolar
Per què tenim dos ulls?
(o com veure imatges 3D en una pantalla d'ordinador)
Antoni Jaume i Capóantoni.jaume@uib.es
http://dmi.uib.es/~ajaume/